Una fuerza intramolecular (o fuerzas primarias) es cualquier fuerza que une los átomos que forman una molécula o compuesto, no debe confundirse con las fuerzas intermoleculares , que son las fuerzas presentes entre las moléculas. [1] La sutil diferencia en el nombre proviene de las raíces latinas del inglés con inter significado entre o entre e intra significado dentro . [2] Los enlaces químicos se consideran fuerzas intramoleculares que a menudo son más fuertes que las fuerzas intermoleculares presentes entre átomos o moléculas que no se enlazan.
El modelo clásico identifica tres tipos principales de enlaces químicos (iónicos, covalentes y metálicos) que se distinguen por el grado de separación de carga entre los átomos participantes. [3] Las características del enlace formado pueden predecirse mediante las propiedades de los átomos constituyentes, es decir, la electronegatividad. Se diferencian en la magnitud de sus entalpías de enlace , una medida de la fuerza del enlace, y por tanto afectan las propiedades físicas y químicas de los compuestos de diferentes maneras. El % de carácter iónico es la diferencia directamente proporcional en la electronegatividad del átomo enlazado. [ se necesita aclaración ]
Un enlace iónico puede aproximarse a la transferencia completa de uno o más electrones de valencia de átomos que participan en la formación del enlace, lo que da como resultado un ion positivo y un ion negativo unidos por fuerzas electrostáticas. [4] Los electrones en un enlace iónico tienden a encontrarse principalmente alrededor de uno de los dos átomos constituyentes debido a la gran diferencia de electronegatividad entre los dos átomos, generalmente más de 1,9 (una mayor diferencia en electronegatividad da como resultado un enlace más fuerte); Esto a menudo se describe como un átomo que le da electrones al otro. [5] Este tipo de enlace se forma generalmente entre un metal y un no metal , como el sodio y el cloro en NaCl . El sodio cedería un electrón al cloro, formando un ion sodio cargado positivamente y un ion cloruro cargado negativamente.
En un enlace covalente verdadero , los electrones se comparten equitativamente entre los dos átomos del enlace; hay poca o ninguna separación de cargos. Los enlaces covalentes generalmente se forman entre dos no metales. Existen varios tipos de enlaces covalentes: en los enlaces covalentes polares , es más probable que los electrones se encuentren alrededor de uno de los dos átomos, mientras que en los enlaces covalentes no polares, los electrones se comparten uniformemente. Las moléculas diatómicas homonucleares son puramente covalentes. La polaridad de un enlace covalente está determinada por las electronegatividades de cada átomo y, por lo tanto, un enlace covalente polar tiene un momento dipolar que apunta desde el extremo positivo parcial al extremo negativo parcial. [6] Los enlaces covalentes polares representan un tipo intermedio en el que los electrones no se transfieren completamente de un átomo a otro ni se comparten uniformemente.
Los enlaces metálicos generalmente se forman dentro de un metal puro o una aleación de metal . Los electrones metálicos generalmente están deslocalizados ; el resultado es una gran cantidad de electrones libres alrededor de núcleos positivos , a veces llamado mar de electrones.
Los enlaces están formados por átomos para que puedan alcanzar un estado de menor energía. Los átomos libres tendrán más energía que un átomo enlazado. Esto se debe a que se libera algo de energía durante la formación del enlace, lo que permite que todo el sistema alcance un estado de energía más bajo. La longitud del enlace, o la distancia mínima de separación entre dos átomos que participan en la formación del enlace, está determinada por sus fuerzas de atracción y repulsión a lo largo de la dirección internuclear. [3] A medida que los dos átomos se acercan cada vez más, los núcleos cargados positivamente se repelen, creando una fuerza que intenta separar los átomos. A medida que los dos átomos se separan, actúan fuerzas de atracción para volver a unirlos. De este modo se consigue una longitud de enlace de equilibrio y es una buena medida de la estabilidad del enlace.
Las fuerzas intramoleculares son extremadamente importantes en el campo de la bioquímica, donde entran en juego en los niveles más básicos de las estructuras biológicas. Las fuerzas intramoleculares, como los enlaces disulfuro, dan estructura a las proteínas y al ADN . Las proteínas obtienen su estructura de las fuerzas intramoleculares que las moldean y las mantienen unidas. La principal fuente de estructura de estas moléculas es la interacción entre los residuos de aminoácidos que forman la base de las proteínas. [7] Las interacciones entre residuos de las mismas proteínas forman la estructura secundaria de la proteína, lo que permite la formación de láminas beta y hélices alfa , que son estructuras importantes para las proteínas y, en el caso de las hélices alfa, para el ADN.